Меморандум от Лазаревича
Меморандум-1 Re: Технокосм - реальность или нет « Ответ #163 : 26 Марта 2008, 23:14:00 »

-------------------------------------------------------------------------------- Цитата: Bolshoi_Pec от 24 Марта 2008, 13:04:54 Галактическая Империя с передвигающимися с релятивистскими скоростями планетами и звездами --- это идея А. Лазаревича. И там действительно есть вопросы --- хватит ли энергии Звезды для разгона до релятивистких скоростей хотя бы одной планеты. Надо считать.


Идею Странствующей Звезды я впервые высказал почти четверть века назад в книге «Генератор Желаний» (http://technocosm.narod.ru/k2f/wg_5.htm#p521). При этом я исходил из следующей грубой числовой оценки:

Согласно специальной теории относительности, кинетическая энергия T тела (например, звезды) c массой покоя M, разогнанного до скорости v, вычисляется по следующей формуле:

T = M*c^2 {[1/(1-v^2/c^2)^(-1/2)] – 1} (1)

где с – скорость света. (при нерелятивистских скоростях эта формула превращается в знакомые со школьной скамьи M*(v^2)/2) Если мы будем разгонять звезду, путем превращения содержащегося в этой звезде водорода в гелий, то приблизительно 0,75% массы сжигаемого в ходе ядерной реакции водорода превратится в чистую энергию. Звезды на три четверти состоят из водорода (остальное в основном гелий). Т.е. масса водорода в звезде составляет (3/4)*М. Максимальное количество массы звезды, которое может превратиться в энергию в ходе ядерных реакций слияния водорода в гелий, составляет 0,0075*(3/4) M = 0,0056 *M. Согласно знаменитой формуле Эйнштейна E=mc^2, эта масса соответствует выделению следующего количества энергии: E = 0,0075*(3/4)*M*c^2 = 0,0056 *M c^2 (2) Если звезда разгоняется только за счет реакций синтеза гелия из водорода, то кинетическая энергия T не может быть больше энергии E, выделившейся в ходе термоядерных реакций, т.е.

T < E (3)

Или, подставляя в (3) формулы (1) и (2), получим

M*c^2 {[1/(1-v^2/c^2)^(-1/2)] – 1} < 0,0056*M*c^2 (4)

Сокращаем множитель M*c^2 в обеих сторонах неравенства (4) и получаем

{[1/(1-v^2/c^2)^(-1/2)] – 1} < 0,0056 (5)

если подставить в выражение в фигурных скобках значение v=0,1c (скорость равная 10% от скорости света), то, немного потрудившись с калькулятором, можно обнаружить, что оно равно 0,005, т.е. даже при скорости равной одной десятой скорости света неравенство уже выполняется, и значит, заведомо будет выполняться при меньших скоростях. Иными словами, если какая-нибудь цивилизация обладает технологией, позволяющей без потерь преобразовывать энергию синтеза гелия из водорода в кинетическую энергию движения звезды, то она может разогнать звезду до скорости в одну десятую скорости света. О планетах я даже не хочу говорить, поскольку масса планет ничтожна по сравнению с массой звезды (например, масса нашего Солнца в 330 000 раз превышает массу Земли). Энергия, требующаяся на разгон планет будет составлять ничтожные доли процента от энергии, ушедшей на разгон звезды. Правда, здесь надо сделать несколько важных замечаний. Во-первых, звезду нужно будет не только разгонять, но и тормозить. Но как мы увидели из прошедшей на этом форуме дискуссии, в межзвездном пространстве есть обо что тормозиться – там достаточно облаков межзвездного водорода. Во-вторых, в вышеприведенных прикидках мы приняли массу покоя звезды постоянной и равной M на протяжении всего полета, что неверно в случае использования вещества звезды в качестве рабочего тела реактивного двигателя. Масса М в левой части неравенства (4) будет непрерывно уменьшаться по мере того, как отработанный гелий будет выбрасываться из звезды в космическое пространство. Но при этом в правой части неравенства (4) под М подразумевается начальное значение массы звезды, так что правая часть неравенства, в отличие от левой, с течением времени остается неизменной. Т.е., на самом деле, звезду можно разогнать и до скоростей, больших чем 0,1с. В третьих, при выводе формулы (2) мы предположили, что наша гипотетическая внеземная цивилизация умеет преобразовывать в кинетическую энергию движения звезды только энергию выделяющуюся в ходе синтеза гелия из водорода. Если дополнительно предположить что они овладели технологией слияния гелия для получения более тяжелых элементов, то коэффициент (3/4) сразу можно убрать – теперь они могут использовать в качестве топлива всю массу звезды, а не только 3/4. Далее, при слиянии более тяжелых ядер в энергию превращается не 0,75% массы исходных ядер, а немного больше (в некоторых случаях до 0,92%). Это все факторы, работающие в сторону увеличения возможной скорости. Теперь рассмотрим факторы, работающие в противоположную сторону.

1) Сопротивление межзвездной среды.


Цитата: Koverun от 24 Марта 2008, 00:32:33 Цитата: Bolshoi_Pec от 23 Марта 2008, 22:54:01 Хотя это все ставит крест на Галактической империи --- после каждого полета планеты империи будут терять три километра поверхности и им придется создавать жилища внутри своих планет, что резко уменьшит смысл в такой акциии.....

А если создать вокруг планеты-космолёта защитное магнитное поле и вдобавок к нему околопланетную атмосферу, то космическая радиация будет не страшна.


Вообще-то у странствующей звезды будет свое собственное магнитное поле, которое абсолютно необходимо для того, чтобы защищать планеты от галактической радиации. Это поле можно усилить для того, чтобы оно действовало и как щит против ионизированных межзвездных газов. Весь вопрос в том, что делать с неионизированными газами. Впрочем, я не думаю, что для цивилизации, овладевшей такими сложными технологиями, которые необходимы для создания странствующей звезды, составит большую сложность направить вперед по ходу звезды «пушку» - излучатель ионизирующего излучения и превратить весь набегающий поток в заряженные частицы. Тем не менее все это будет тормозить движение звезды. Насколько – не знаю, не считал.

2) Ни у одного двигателя в истории человечества не было кпд, равного 100%. В ходе преобразования энергии термоядерного синтеза в энергию реактивного движения неизбежны потери. Плюс расходы энергии на поддержание условий необходимых для значительного ускорения термоядерных реакций, по сравнению с нормальным темпом реакций в звездах – как минимум, потребуется наведение полей дополнительно сжимающих звездную плазму до необходимого давления, а это тоже расход энергии, и по видимому немалый. Это я даже не хочу пытаться считать, не будучи специалистом в этой области. Я думаю, Vladimir 2 как специалист мог бы сказать свое веское слово по этому поводу (если он еще читает этот форум).

Чисто интуитивно, без подсчетов, я подозреваю, что когда сложатся факторы, действующие как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения скорости, последние все же перевесят и реальная скорость будет значительно меньше 0,1с. Но я думаю, что даже 2-3% от скорости света уже будет очень приличной скоростью. Более того, из беглого просмотра дискуссии на этом форуме у меня создалось впечатление, что это и будет максимальной реальной скоростью для звездолетов любых размеров – начина от звездолетов размером со звезду и кончая самыми маленькими, хотя бы в силу сопротивления межзвездной среды. А вообще-то я не хотел бы обсуждать на этом форуме вопросы, связанные со странствующими звездами. В повести «Технокосм», странствующая звезда – это второстепенное ответвление сюжета. На самом деле мне хотелось бы объяснить, почему в описанной в повести концепции развертывания «Технокосма» используются именно саморазмножающиеся микроскопические роботы, а не макроскопические устройства, и почему в качестве средств доставки нанороботов используются именно кометы, а не звездолеты. У меня сложилось впечатление, что читатели так и не поняли, зачем я «нагородил весь этот огород». А затем, уже безотносительно к используемым средствам развертывания Технокосма, хотелось бы обсудить, что сама концепция Технокосма означает для стратегии поиска внеземных цивилизаций. На что мы должны обращать внимание и что искать в космосе. В чем отличие от того, на что обращают внимание и что ищут сейчас исследователи проблемы SETI. Все это очень большие вопросы, и я не хочу их комкать. Напишу об этом в следующих сообщениях. (Продолжение следует)

Меморандум 2

Offline

Сообщений: 31


Re: Технокосм - реальность или нет « Ответ #171 : 27 Марта 2008, 23:56:17 »

-------------------------------------------------------------------------------- В продолжение сообщения #164

Продолжаю вчерашнее сообщение.

Сначала вопрос общего характера. Что мы обсуждаем на этом форуме: то как будет строить Технокосм земная цивилизация в будущем, или то, как его на самом деле строят другие цивилизации, технология которых могла развиваться по эволюционному пути, отличному от пути земной цивилизации? В первом случае мы занимаемся пустопорожними разговорами, поскольку проверить правильность или неправильность наших выводов мы все равно не сможем – не доживем. Во втором случае, не исключено, что мы сможем придти к каким-то конкретным рекомендациям относительно того, как можно найти следы существования Технокосма, используя доступные нам на сегодня средства. После такого вступления можно начать разговор о том, почему в повести Технокосм распространяется нанороботами, а не макроскопическими машинами. Самым большим барьером, на пути к освоению космоса для любой цивилизации, в том числе и земной, является выход из гравитационного колодца родной планеты. Мы привыкли считать, что земная цивилизация этот барьер уже преодолела. На самом деле это не совсем так, скорее даже совсем не так. Когда выведение на орбиту одного килограмма груза стоит более 20 тыс. долларов, ни о каком серьезном освоении космоса говорить не приходится. Ракета - это средство выведения груза в космос «любой ценой». Пока речь идет о первых экспериментах для установления приоритетных достижений и поддержания национального престижа, «любая цена» оказывается приемлема. Когда речь идет о практически полезной хозяйственной деятельности в космосе, «любая цена» оказывается неприемлема. И пусть никого не вводит в заблуждение успешная и прибыльная торговля на рынке услуг по запуску в космос коммерческих спутников – в стоимость услуги не входит стоимость разработки самой ракеты и создания инфраструктуры для ее производства и запуска, которую в свое время взяло на себя государство. Если все считать по честному, любая космическая деятельность, основанная на ракетах, убыточна. И это не удивительно – сама идея ракеты изначально ущербна: любая ракета везет в космос не столько полезный груз, сколько топливо для самой себя, любимой. И в этом, в конечном счете, основная причина того глубокого кризиса, в котором сейчас находится мировая космонавтика. В этом объяснение загадки судьбы ракеты «Сатурн V», забросившей первых людей на Луну, и сразу же после этого выброшенной на свалку истории, так что теперь некоторые вообще сомневаются в том, что люди когда-то могли ходить по Луне. И вовсе не факт, что подобная судьба – скончаться, не оставив после себя наследников в виде более совершенных модификаций – не постигнет и все остальные ныне существующие в мире ракеты. Например, судьба «Шаттла» уже решена. Те же ракеты, которые пока еще живут и развиваются, тесно связаны с военными применениями. Государства пока тратят деньги на поддержание необходимой для создания этих ракет инфраструктуры из соображений обороноспособности и национальной безопасности, а здесь как раз уместна «любая цена». Но это все до тех пор, пока главным фактором сдерживания остаются ядерные боеголовки и ракеты как средства их доставки. А что будет через несколько десятилетий, когда хотя бы те же самые нанотехнологии до неузнаваемости изменят военную технику, а с нею и стратегию сдерживания? Правильно, государства прекратят вливать деньги в поддержание производственной инфраструктуры и стартовых сооружений. Коммерческие пуски продлятся еще десяток-другой лет, пока не износятся станки и не рухнет никем не ремонтируемый стартовый стол. И после этого в космос не уйдет ни одной ракеты. Досужие журналисты будут сочинять легенды о том, что спутников никогда не было, и что небо представляет собой небесную твердь с лампадками вместо звезд. И это будет закономерный финал программы освоения космоса, опиравшейся исключительно на ракеты. «Какая же тут закономерность!» - может воскликнуть возмущенный читатель – «Закономерно как раз обратное: распространение разума с родной планеты все дальше и дальше в глубины космоса!». И будет абсолютно прав. Цивилизация не сумевшая создать свою «резервную копию» в глубинах Вселенной, вдали от родной планеты, обречена, так же, как обречены данные на жестком диске, с которого ни разу не снималось ни одной резервной копии. Ни один физический носитель не вечен, и во Вселенной выживают только те цивилизации, которые сумели создать свои резервные копии и забросить их как можно дальше от родной планеты. Естественный отбор цивилизаций во Вселенной неизбежно должен идти именно по этому признаку: способность к репликации и сохранению реплицированных копий на как можно больших расстояниях друг от друга. Но привычное для нас утверждение: «Чтобы выжить, цивилизация, должна осуществлять экспансию в космос, используя для этого ракеты» необходимо разделить на две части: 1) «Чтобы выжить, цивилизация должна осуществлять экспансию в космос.» 2) «Эта экспансия должна осуществляться посредством ракет.» Первое утверждение верно абсолютно. Второе утверждение… гм.. как бы тут помягче выразиться.. В общем, вы поняли, что я хотел сказать. Первое утверждение универсально, и применимо к любой цивилизации во Вселенной. Второе утверждение может оказаться уникальным и характерным только для земной цивилизации. Оно может быть результатом уникальной эволюционной траектории земных технологий. Причем даже не всей эволюционной траектории, а того короткого конкретного участка, который мы сейчас проходим и который, судя по всему, уже подходит к своему логическому концу (см. выше). Во всяком случае, берясь за сочинение повести о том, каким образом продвинутые цивилизации осуществляют свою экспансию во Вселенной, я сразу же положил себе за правило: ни в коем случае не упоминать ракеты в контексте внеземных цивилизаций, в особенности, если речь идет о миролюбивых цивилизациях, никогда не воевавших и не разрабатывавших оружие массового уничтожения. Сама концепция «любой цены», лежащая в основе всякой ракеты, таким цивилизациям может быть просто не понятна. Чтобы понять какие технологии они используют для реализации космической экспансии, необходимо было просматривать другие варианты. Задача стояла так: разработать концепцию космической экспансии, не подразумевающую использования реактивного движения ни на одном этапе. (Продолжение следует)


Записан


Меморандум 3 Offline

Сообщений: 31


Re: Технокосм - реальность или нет « Ответ #182 : 29 Марта 2008, 01:11:52 »

-------------------------------------------------------------------------------- Цитата: Vladimir2 от 28 Марта 2008, 13:28: